特開 2024-162605 水中ラドン濃度測定装置及び水中ラドン濃度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024162605

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】水中ラドン濃度測定装置及び水中ラドン濃度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/00 20060101AFI20241114BHJP

   G01N 33/18 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

G01N1/00 101L

G01N1/00 101N

G01N33/18 106E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078290

(22)【出願日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】504258527

【氏名又は名称】国立大学法人 鹿児島大学

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100162259

【弁理士】

【氏名又は名称】末富 孝典

(74)【代理人】

【識別番号】100168114

【弁理士】

【氏名又は名称】山中 生太

(74)【代理人】

【識別番号】100146916

【弁理士】

【氏名又は名称】廣石 雅紀

(72)【発明者】

【氏名】北村 有迅

(72)【発明者】

【氏名】川端 訓代

(72)【発明者】

【氏名】角森 史昭

【テーマコード（参考）】

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G052AA06

2G052AA38

2G052AB27

2G052AB28

2G052AC03

2G052AC04

2G052AD02

2G052AD06

2G052AD22

2G052AD26

2G052AD42

2G052AD46

2G052BA17

2G052CA35

2G052FC04

2G052FC11

2G052FD17

2G052GA23

2G052HA01

2G052HC04

2G052HC10

2G052HC23

2G052HC38

2G052JA09

2G052JA11

(57)【要約】

【課題】水中のラドン濃度を自動的かつ高精度に連続測定することができる水中ラドン濃度測定装置及び水中ラドン濃度測定方法を提供する。
【解決手段】水中ラドン濃度測定装置１Ａにおいて、制御部２０は、第１、第２、第３三方電磁弁１１、１２、１３を制御してポンプ４を駆動し、ラドン濃度が許容レベル以下となるまで第２管路６内の気体を外部に排出した後、第１管路５内のラドン濃度を低下させる排出動作と、第１、第２、第３三方電磁弁１１、１２、１３を制御し、第１管路５内を気液平衡状態とした後、ラドン計にラドン濃度を測定させる測定動作と、を繰り返し実行する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定水と気体とを収容する容器と、
気体のラドン濃度を測定するラドン計と、
外気を吸引するポンプと、
前記容器内の気体を循環させるループ状の第１管路と、
前記第１管路の途中の第１位置から分岐して第２位置で前記第１管路と合流し、前記ラドン計が挿入された第２管路と、
前記ポンプに吸引された外気を前記第１管路に流入させる第１状態と、前記容器から流出した気体を前記第１管路に流入させる第２状態と、に切り換え可能な第１三方電磁弁と、
前記第１位置で前記第１管路から前記第２管路に気体を送る第３状態と、前記第１位置で前記第１管路から前記第２位置に向けて前記第１管路を介して気体を送る第４状態と、に切り換え可能な第２三方電磁弁と、
前記第１位置と前記第２位置との間の前記第１管路を、外部に連通させる第５状態と、外部から遮蔽する第６状態と、に切り換え可能な第３三方電磁弁と、
前記ラドン計、前記ポンプ及び前記第１、第２、第３三方電磁弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１、第２、第３三方電磁弁を前記第１、第３、第５状態として前記ポンプを駆動し、ラドン濃度が許容レベル以下となるまで前記第２管路内の気体を外部に排出した後、前記第１、第２、第３三方電磁弁を前記第１、第４、第６状態として前記ポンプを駆動し、前記第１管路のラドン濃度を低下させる排出動作と、
前記第１、第２、第３三方電磁弁を前記第２、第４、第６状態として前記第１管路内を気液平衡状態とした後、前記第１、第２、第３三方電磁弁を前記第２、第３、第６状態として前記ラドン計にラドン濃度を測定させる測定動作と、
を繰り返し実行させる、
水中ラドン濃度測定装置。

【請求項2】

前記ラドン計は、静電捕集式のラドン計であり、
前記ラドン計に流入する気体の除湿を行う除湿部を備える、
請求項１に記載の水中ラドン濃度測定装置。

【請求項3】

前記容器は、
収容する被測定水の量を一定量に維持可能に構成されている、
請求項１に記載の水中ラドン濃度測定装置。

【請求項4】

前記一定量の被測定水を取得して前記容器に注入する注入部を備え、
前記制御部は、一定のサンプリング間隔で、被測定水を前記容器に注入するように前記注入部を制御する、
請求項３に記載の水中ラドン濃度測定装置。

【請求項5】

前記ラドン計で測定されたラドン濃度に基づいて、被測定水中のラドン濃度を推定する推定部を備える、
請求項１に記載の水中ラドン濃度測定装置。

【請求項6】

被測定水を収容する容器を備えるラドン濃度測定装置を用いて、前記被測定水に含まれるラドンの濃度を測定する水中ラドン濃度測定方法であって、
前記ラドン濃度測定装置は、
一端が外気を吸引するポンプと前記容器とに切り換え可能に接続され、他端が前記容器と接続し、前記容器内の気体を循環させるループ状の第１管路と、
前記第１管路の途中の第１位置から分岐して前記第１管路と第２位置で合流し、ラドン計が挿入された第２管路と、を備え、
前記第１管路の一端を前記ポンプに連通し、前記第１位置で前記第１管路と前記第２管路との間を連通し、前記第１位置と前記第２位置との間を外部と連通した状態で前記ポンプを駆動し、ラドン濃度が許容レベル以下となるまで前記第２管路内の気体を外部に排出した後、前記第１管路の一端を前記ポンプに連通し、前記第１位置で前記第１管路と前記第２管路との間を遮蔽し、前記第１位置と前記第２位置との間を外部から遮蔽した状態で前記ポンプを駆動し、前記第１管路のラドン濃度を低下させる排出動作と、
前記第１管路の一端を前記容器に連通し、前記第１位置で前記第１管路と前記第２管路との間を遮蔽し、前記第１位置と前記第２位置との間を外部から遮蔽して前記第１管路内を気液平衡状態とした後、前記第１管路の一端を前記容器に連通し、前記第１位置で前記第１管路と前記第２管路との間を連通し、前記第１位置と前記第２位置との間を外部から遮蔽した状態で、前記ラドン計でラドン濃度を測定する測定動作と、
を、繰り返し実行する、
水中ラドン濃度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水中ラドン濃度測定装置及び水中ラドン濃度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ラドンは、地中において岩石から水に溶解しやすく、定常的な地下水脈中のラドン濃度は、岩石と地下水の接触面積の増減を反映すると見做せる。このため、地下水脈中のラドン濃度は、地震をはじめとする地殻活動の指標として注目されている。温泉水中のラドン濃度を継続的に測定することにより、月１回の測定間隔で経時変化が著しい観測点があることがわかっている。このような観測点では、例えば数時間スケールでラドン濃度が変化する。

【0003】

水中のラドン濃度は、密閉された容器に温泉水を封入し、平衡状態となった気相部分のラドン濃度を静電捕集式のラドン計（既製品）で測定し、この測定結果から推定されるのが一般的である（例えば、非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】川端訓代、北村有迅、冨安卓滋、「水中ラドン濃度推定に用いるポリエチレン保存容器のラドン拡散係数の推定」、分析化学、68(5)333-338

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この測定法では、１回の測定につき、人の手で被測定水を容器に入れ、振盪させて容器内を気液平衡状態にする必要がある。また、この測定法では、次の測定に移行する前に、ラドン計に残留しているラドンを含む気体を排出する手順が必要となる。

【0006】

本発明は、上記実情の下になされたものであり、水中のラドン濃度を自動的かつ高精度に連続測定することができる水中ラドン濃度測定装置及び水中ラドン濃度測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る水中ラドン濃度測定装置は、
被測定水と気体とを収容する容器と、
気体のラドン濃度を測定するラドン計と、
外気を吸引するポンプと、
前記容器内の気体を循環させるループ状の第１管路と、
前記第１管路の途中の第１位置から分岐して第２位置で前記第１管路と合流し、前記ラドン計が挿入された第２管路と、
前記ポンプに吸引された外気を前記第１管路に流入させる第１状態と、前記容器から流出した気体を前記第１管路に流入させる第２状態と、に切り換え可能な第１三方電磁弁と、
前記第１位置で前記第１管路から前記第２管路に気体を送る第３状態と、前記第１位置で前記第１管路から前記第２位置に向けて前記第１管路を介して気体を送る第４状態と、に切り換え可能な第２三方電磁弁と、
前記第１位置と前記第２位置との間の前記第１管路を、外部に連通させる第５状態と、外部から遮蔽する第６状態と、に切り換え可能な第３三方電磁弁と、
前記ラドン計、前記ポンプ及び前記第１、第２、第３三方電磁弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１、第２、第３三方電磁弁を前記第１、第３、第５状態として前記ポンプを駆動し、ラドン濃度が許容レベル以下となるまで前記第２管路内の気体を外部に排出した後、前記第１、第２、第３三方電磁弁を前記第１、第４、第６状態として前記ポンプを駆動し、前記第１管路のラドン濃度を低下させる排出動作と、
前記第１、第２、第３三方電磁弁を前記第２、第４、第６状態として前記第１管路内を気液平衡状態とした後、前記第１、第２、第３三方電磁弁を前記第２、第３、第６状態として前記ラドン計にラドン濃度を測定させる測定動作と、
を繰り返し実行させる。

【0008】

前記ラドン計は、静電捕集式のラドン計であり、
前記ラドン計に流入する気体の除湿を行う除湿部を備える、
こととしてもよい。

【0009】

前記容器は、
収容する被測定水の量を一定量に維持可能に構成されている、
こととしてもよい。

【0010】

前記一定量の被測定水を取得して前記容器に注入する注入部を備え、
前記制御部は、一定のサンプリング間隔で、被測定水を前記容器に注入するように前記注入部を制御する、
こととしてもよい。

【0011】

前記ラドン計で測定されたラドン濃度に基づいて、被測定水中のラドン濃度を推定する推定部を備える、
こととしてもよい。

【0012】

本発明の第２の観点に係る水中ラドン濃度測定方法は、
被測定水を収容する容器を備えるラドン濃度測定装置を用いて、前記被測定水に含まれるラドンの濃度を測定する水中ラドン濃度測定方法であって、
前記ラドン濃度測定装置は、
一端が外気を吸引するポンプと前記容器とに切り換え可能に接続され、他端が前記容器と接続し、前記容器内の気体を循環させるループ状の第１管路と、
前記第１管路の途中の第１位置から分岐して前記第１管路と第２位置で合流し、ラドン計が挿入された第２管路と、を備え、
前記第１管路の一端を前記ポンプに連通し、前記第１位置で前記第１管路と前記第２管路との間を連通し、前記第１位置と前記第２位置との間を外部と連通した状態で前記ポンプを駆動し、ラドン濃度が許容レベル以下となるまで前記第２管路内の気体を外部に排出した後、前記第１管路の一端を前記ポンプに連通し、前記第１位置で前記第１管路と前記第２管路との間を遮蔽し、前記第１位置と前記第２位置との間を外部から遮蔽した状態で前記ポンプを駆動し、前記第１管路のラドン濃度を低下させる排出動作と、
前記第１管路の一端を前記容器に連通し、前記第１位置で前記第１管路と前記第２管路との間を遮蔽し、前記第１位置と前記第２位置との間を外部から遮蔽して前記第１管路内を気液平衡状態とした後、前記第１管路の一端を前記容器に連通し、前記第１位置で前記第１管路と前記第２管路との間を連通し、前記第１位置と前記第２位置との間を外部から遮蔽した状態で、前記ラドン計でラドン濃度を測定する測定動作と、
を、繰り返し実行する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ラドン計のラドン濃度が許容レベル以下となるまで容器とラドン計との間をつなげる管内の気体を外部に排出する排出動作と、容器及び管内を気液平衡状態とした後、ラドン計にラドン濃度を測定させ、その時点での被測定水中のラドン濃度を算出する測定動作とを繰り返し自動的に実行することができるので、水中のラドン濃度を自動的かつ高精度に連続測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態１に係る水中ラドン濃度測定装置の構成を示す模式図である。

【図2】スタンバイ状態を示す模式図である。

【図3】第１パージ及びブランク測定動作を示す模式図である。

【図4】第２パージ動作を示す模式図である。

【図5】平衡待ち動作を示す模式図である。

【図6】測定動作を示す模式図である。

【図7】制御部による制御処理を示すフローチャートである。

【図8】本発明の実施の形態２に係る水中ラドン濃度測定装置の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。

【0016】

実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について説明する。

【0017】

［水中ラドン濃度測定装置の構成］
図１に示すように、本実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａは、被測定水のラドン（Ｒｎ）の濃度、すなわちラドン濃度を測定する。水中ラドン濃度測定装置１Ａは、容器２と、ラドン計３と、ポンプ４と、第１管路５と、第２管路６と、を備える。

【0018】

［容器］
容器２は、被測定水と気体とを収容する。容器２の材質としては、ラドン濃度を測定する対象となる被測定水によって腐食しにくいものが用いられている。被測定水には、例えばくみ上げられた地下水、温泉水、湧き水がある。

【0019】

容器２には、注入管２ａと、排出管２ｂと、が接続され、排出管２ｂを介してトラップ２ｃが接続されている。容器２には、注入管２ａを介して、被測定水が継続的に注入される。排出管２ｂは、容器２の底面から容器２内に突き出しており。容器２の底面から排出管２ｂの上端までの高さはＬとなっている。容器２内の被測定水の水位がＬを超えた部分、すなわち溢水した被測定水が排出管２ｂからトラップ２ｃへ排出される。これにより、容器２内の被測定水の水位は、一定に保たれる。すなわち、容器２内の被測定水の量は、一定量に維持可能となる。また、トラップ２ｃにより、容器２内の気体が外気から遮断される。

【0020】

容器２内の被測定水の水面上には気体（空気）が充填されている。容器２内のラドン濃度は、温度等の外部気象条件の影響を受けにくくなっている。定常状態、すなわち気液平衡状態では、容器２内の気相部のラドン分圧は、定水位面下の液相部のラドン濃度に比例する。気体に含まれるラドン濃度を測定することにより、被測定水に含まれるラドン濃度を推定することができる。

【0021】

［ラドン計］
ラドン計３は、容器２内から送られた気体のラドン濃度を測定する。ラドン計３は、静電捕集式のラドン計である。気体に含まれるラドンがα崩壊することによって生じたポロニウム（^２１８Ｐｏ）は通常プラスに帯電している。そのため、電界のかかったチャンバー内ではポロニウムが半導体検出器上に捕集される。ポロニウムが放出するα線をカウントし、そのカウント数から親核種のラドン濃度が測定される。ラドン計３は、ポンプを内蔵している。このポンプが動作して、内部に気体が吸引され、吸引された気体のラドン濃度が測定される。なお、ポンプがなくても気体がラドン計３内に十分に行き渡る場合、ポンプを内蔵する必要はない。このラドン計３では、ラドン濃度とともに、気体の温度も測定することが可能である。

【0022】

［ポンプ］
ポンプ４は、吸入口から外気を吸引し、排出口から出力するポンプである。ポンプ４としては、例えばダイヤフラムポンプが用いられる。

【0023】

［第１管路］
第１管路５は、容器２内の気体を循環させるループ状の管路である。すなわち第１管路５は、容器２から流出した気体を送って再び容器２に戻すように設計されている。第１管路５の材質としては、容器２と同様に、被測定水によって腐食しにくいものが用いられている。

【0024】

［第２管路］
第２管路６は、第１管路５の途中の第１位置Ｐ１から分岐して延びている。また、第２管路６は、第２位置Ｐ２で第１管路５と合流している。第２管路６にはラドン計３が挿入される。第２管路６の材質としては、容器２と同様に、被測定水によって腐食しにくいものが用いられている。

【0025】

［三方電磁弁］
図１に示すように、水中ラドン濃度測定装置１Ａは、第１三方電磁弁１１と、第２三方電磁弁１２と、第３三方電磁弁１３と、を備える。第１三方電磁弁１１、第２三方電磁弁１２及び第３三方電磁弁１３は、第１管路５に挿入されている。

【0026】

第１三方電磁弁１１は、２つの流入口と、１つの流出口と、を備える。第１三方電磁弁１１は、入力される指令信号に基づいて、流出口に連通する流入口を切り換える。一方の流入口は、容器２の流出口に接続され、他方の流入口は、ポンプ４の排出口に接続される。したがって、第１三方電磁弁１１は、容器２内の気体又は外気を第１管路５に導入する。第１三方電磁弁１１は、ポンプ４に吸引された外気を第１管路５に流入させる第１状態と、容器２から流出した気体を第１管路５に流入させる第２状態と、に切り換え可能である。

【0027】

第２三方電磁弁１２は、第１管路５における第１位置Ｐ１に挿入されている。第２三方電磁弁１２は、１つの流入口と、２つの流出口と、を備える。第２三方電磁弁１２は、入力された指令信号に基づいて、流入口に連通する流出口を切り換える。流入口は、第１管路５の上流側に接続される。そして、一方の流出口は、第１管路５の下流側に接続され、他方の流出口は、第２管路６の一端に接続される。第２三方電磁弁１２は、第１位置Ｐ１で第１管路５から第２管路６に気体を送る第３状態と、第１位置Ｐ１で第１管路５から第２位置Ｐ２に向けて第１管路５を介して気体を送る第４状態と、に切り換え可能である。

【0028】

第３三方電磁弁１３は、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを備える。第３三方電磁弁１３は、入力された指令信号に基づいて、第２ポートに連通するポートを、第１ポートか第３ポートのいずれかに切り換える。第１ポートは第１管路５の上流側に連結され、第２ポートは第１管路５の下流側に接続される。第３三方電磁弁１３の第３ポートは外部への排出口となっている。第３三方電磁弁１３は、入力された指令信号に基づいて、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の第１管路５を、外部に連通させる第５状態と、外部から遮蔽する第６状態と、に切り換え可能である。

【0029】

［除湿部及び乾燥剤］
図１に示すように、水中ラドン濃度測定装置１Ａは、除湿部７と、排出弁８と、乾燥剤９と、を備える。除湿部７は、第１管路５におけるラドン計３の上流に挿入されている。除湿部７は、ラドン計３に流入する気体の除湿を行う。排出弁８は、除湿部７で気体から分離された水分を排出する。乾燥剤９は、除湿部７で取り切れなかった水分を気体から取り除く。

【0030】

［制御部及び推定部］
図１に示すように、水中ラドン濃度測定装置１Ａは、制御部２０と、推定部２１と、を備える。制御部２０及び推定部２１の少なくとも一方は、制御を行うため計時を行うタイマを有している。制御部２０と推定部２１とは一体となっていてもよい。

【0031】

制御部２０は、予め定められた制御シーケンスに従って、ラドン計３、ポンプ４及び第１三方電磁弁１１、第２三方電磁弁１２、第３三方電磁弁１３に指令信号を出力することにより、これらを統括制御するプログラマブル・ロジック・コントローラである。

【0032】

推定部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、外部記憶装置、通信インターフェイス等を有するコンピュータ上に構築される。ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することにより、推定部２１の機能が実現される。推定部２１は、ラドン計３及び制御部２０と通信インターフェイスを介して通信可能に接続されている。ラドン計３で測定されたラドン濃度が入力される。推定部２１は、ラドン計３によって測定されたラドン濃度に基づいて、気相と液相の体積比とラドンの平衡定数を用いて水中ラドン濃度を推定する。

【0033】

制御部２０は、一定のサンプリング間隔で、ラドン濃度の測定が行われるように、各構成要素を制御する。サンプリング間隔は、数時間、数日、数月間隔など、任意に設定することができる。なお、サンプリング間隔は一定でなくてもよい。ラドン濃度の測定を繰り返し行うようにすればよい。

【0034】

［スタンバイ状態］
測定していない状態では、水中ラドン濃度測定装置１Ａは、いわゆるスタンバイ状態となっている。この状態では、図２に示すように、制御部２０は、ポンプ４を停止し、第１三方電磁弁１１、第２三方電磁弁１２、第３三方電磁弁１３を第２状態、第３状態、第６状態となるよう各構成要素を制御する。この状態では、第１管路５及び第２管路６は、外部から閉じられた状態となる。

【0035】

制御部２０は、１回のラドン濃度の測定において、管内の気体の排出動作と、気液平衡状態でのラドン濃度を測定する測定動作とを、ラドン計３、ポンプ４及び第１三方電磁弁１１、第２三方電磁弁１２、第３三方電磁弁１３に実行させる。

【0036】

［排出動作］
排出動作では、２段階の制御動作が行われる。まず、第１段階の制御において、制御部２０は、ラドン濃度が十分に低くなって、すなわち０近傍の許容レベル以下となるまで第２管路６内の残留気体を外部に排出する制御動作を行う。ここで、０近傍の許容レベルとは、ラドン計３のその後のラドン濃度の測定に影響を及ぼさず、実質的に０とみなすことができる許容値である。具体的には、図３に示すように、制御部２０は、第１三方電磁弁１１、第２三方電磁弁１２、第３三方電磁弁１３を第１状態、第３状態、第５状態に設定して、例えばポンプ４を駆動するとともにラドン計３にラドン濃度を測定させるか、この状態をポンプ４の駆動により、ラドン濃度が０近傍の許容レベル以下となるのに十分な一定時間持続させる。なお、ここで、ラドン濃度を０近傍まで下げるのが困難である場合には、ラドン濃度が０より大きいレベルを許容レベルとしてもよい。

【0037】

ラドン濃度を確認する場合、ラドン計３は、測定されたラドン濃度を、推定部２１に送る。推定部２１は、ラドン計３で測定されたラドン濃度に基づいて、被測定水中のラドン濃度を推定する。推定部２１は、算出されたラドン濃度を、制御部２０に送る。制御部２０は、送信されたラドン濃度が許容レベル以下となっているか否かを判定する。なお、この段階で行われる制御動作を、第１パージ及びブランク測定動作という。

【0038】

排出動作では、次の第２段階の制御において、制御部２０は、ポンプ４を駆動して第１管路５を換気する制御動作を行う。この場合、図４に示すように、制御部２０は、第１三方電磁弁１１、第２三方電磁弁１２、第３三方電磁弁１３を第１状態、第４状態、第６状態に設定してポンプ４を駆動し、第１管路５の換気を行う。この段階で行われる動作を、第２パージ動作という。第２パージ動作では、第１管路５に残留していたラドンは、外気の進入により、容器２の被測定水中に溶け込んだ後、外部に排出される。この結果、第１管路５内におけるラドン濃度が低下する。

【0039】

［測定動作］
測定動作では、２段階の制御動作が行われる。まず、第１段階の制御において、制御部２０は、第１管路５内を気液平衡状態とする。この場合、図５に示すように、制御部２０は、第１三方電磁弁１１、第２三方電磁弁１２、第３三方電磁弁１３を第２状態、第４状態、第６状態に設定し、ポンプ４を停止する。この段階で行われる動作を、平衡待ち動作という。

【0040】

次に、第２段階の制御において、制御部２０は、ラドン計３にラドン濃度を測定させる。この場合、図６に示すように、制御部２０は、第１三方電磁弁１１、第２三方電磁弁１２、第３三方電磁弁１３を第２状態、第３状態、第６状態に設定する。この段階で行われる動作を、サンプル測定動作という、

【0041】

ラドン計３は、測定されたラドン濃度を示す情報を、推定部２１に送る。推定部２１は、ラドン計３で測定されたラドン濃度に基づいて、被測定水中のラドン濃度を推定する。

【0042】

次に、本発明の実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａの動作、すなわち水中ラドン濃度測定方法について説明する。ここでは、主として、制御部２０による制御動作について説明する。

【0043】

図７に示すように、制御部２０は、測定タイミングとなるまで待つ（ステップＳ１；Ｎｏ）。測定タイミングになると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、制御部２０は、第１パージ及びブランク測定動作を行う（ステップＳ２）。この動作において、水中ラドン濃度測定装置１Ａでは、図３に示すように、ポンプ４から導入された外気が第１管路５から第２管路６に流れ込み、ラドン計３を経て第３三方電磁弁１３から外部に排出されるようになる。この状態では、ラドン計３で測定されるラドン濃度は０に向かって低下する。制御部２０は、推定部２１から送信されるラドン濃度が０近傍の許容レベル以下となって、十分に低くなるまで待つ（ステップＳ３；Ｎｏ）。なお、ここで、制御部２０は、ポンプ４を駆動してから、ラドン濃度が許容レベルとなるまで十分な時間が経過することをもってラドン濃度が十分に低くなったと判定するようにしてもよい。

【0044】

ラドン濃度が十分に低くなったと判定されると（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、制御部２０は、第２パージ動作を行う（ステップＳ４）。この状態で、制御部２０は、時間Ｔ１が経過するまで待つ（ステップＳ５；Ｎｏ）。時間Ｔ１には、第１管路５内が換気され、第１管路５に残留するラドンの濃度が十分に低下する時間が設定される。

【0045】

時間Ｔ１が経過すると（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、制御部２０は、平衡待ち動作を行う（ステップＳ６）。この状態で、制御部２０は、時間Ｔ２が経過するまで待つ（ステップＳ７；Ｎｏ）。時間Ｔ２には、容器２内が気液平衡状態となるまでの十分な時間が設定される。

【0046】

時間Ｔ２が経過すると（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、制御部２０は、サンプル測定動作を行う（ステップＳ８）。サンプル測定動作終了後、制御部２０は、水中ラドン濃度測定装置１Ａの状態をスタンバイ状態に戻す（ステップＳ９）。

【0047】

測定動作終了後、制御部２０は、次の測定タイミングとなるまで待つ（ステップＳ１；Ｎｏ）。測定タイミングになると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、制御部２０は、上述のようにして、第１パージ及びブランク測定動作、第２パージ動作、平衡待ち動作及びサンプル測定動作、スタンバイ状態への復帰を行う（ステップＳ２～ステップＳ９）。このようにして、水中ラドン濃度測定装置１Ａでは、一定のサンプリング間隔で、第１パージ及びブランク測定と第２パージとを含む排出動作と、平衡待ち及びサンプル測定を含む測定動作と、が実行される。

【0048】

このようにして、今回のサンプリング時点における被測定水におけるラドン濃度の推定データを得ることができる。このような動作を一定のサンプリング間隔で行うことにより、被測定水におけるラドン濃度の時間変化を示すデータが得られる。ラドン濃度の時間変化により、被測定水が取得された地殻活動の様子を知ることができる。なお、一定のサンプリング間隔でなく、所定のサンプリング辞典で、排出動作と測定動作と、を繰り返し行うだけでもよい。

【0049】

なお、本実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａは、排出動作を行った後に測定動作を行った。しかしながら、これには限られない。水中ラドン濃度測定装置１Ａは、測定動作を行った後に、排出動作を行ってもよい。また、水中ラドン濃度測定装置１Ａは、測定動作の前後に排出動作を行うようにしてもよい。

【0050】

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａによれば、ラドン計３で測定されるラドン濃度が許容レベル以下となるまで第２管路６内の気体を外部に排出した後、第１管路５を換気する排出動作と、第１管路５及び第２管路６内を気液平衡状態とした後、ラドン計３にラドン濃度を測定させ、その時点での被測定水中のラドン濃度を算出する測定動作とを一定のサンプリング間隔で繰り返し実行するので、水中のラドン濃度を自動的かつ高精度に連続測定することができる。

【0051】

また、本実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａによれば、容器２とラドン計３とをつなぐ管路が、第１管路５と第２管路６とに区切られている。これにより、ラドン計３の周囲から残留気体を排出することができるうえ、その後に行われる気体に含まれるラドン濃度の測定を正確なものとすることができる。

【0052】

実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ｂの構成は、図８に示すように、容器２に一定量の被測定水を注入する注入部３０を備える点が、水中ラドン濃度測定装置１Ａと異なっている。

【0053】

制御部２０は、測定を行う間隔、すなわち一定のサンプリング間隔で、被測定水を容器２に注入するように注入部３０を制御する。これにより、測定タイミング毎に、容器２内の被測定水を入れ替えて、測定を行うことができる。このようにすれば、測定に用いられる被測定水の量を少なくすることができる。

【0054】

上記実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａ、１Ｂを用いれば、被測定水のラドン温度の時間変化を検出することができる。例えば、ラドンは、岩石の破壊などによって濃度が変動することが知られているため、地下水のラドン濃度の急激な変化は、地殻変動に関わる可能性がある。そのような地殻変動の検出に、この装置を利用できる。この結果、最終的には地震予知などにこの装置を役立てることができると考えられる。

【0055】

また、上記実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａ、１Ｂを用いれば、温泉水のラドン濃度を長時間測定し、ラドン濃度の平均値に基づいて、その温泉が療養泉に指定可能であるか否かを正確に判定することができる。

【0056】

また、欧州など建材として石材を多用する地域では、その石材に含まれるラジウムが放射壊変して生じるラドンによる被ばくが問題となっている。上記実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａ、１Ｂは、そのような建物内におけるラドン濃度の測定に用いることもできる。

【0057】

上記実施の形態に係る水中ラドン濃度測定装置１Ａ、１Ｂを用いれば、ラドン濃度を手動でなく自動的に測定することができるので、サンプリング間隔を短くすることができる。これにより、ラドン濃度の正確な変化を把握することができるうえ、ラドン濃度の急激な変化をいち早く検出することができる。

【0058】

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は、水中のラドン濃度を連続測定するのに適用することができる。

【符号の説明】

【0060】

１Ａ、１Ｂ 水中ラドン濃度測定装置、２ 容器、２ａ 注入管、２ｂ 排出管、２ｃ トラップ、３ ラドン計、４ ポンプ、５ 第１管路、６ 第２管路、７ 除湿部、８ 排出弁、９ 乾燥剤、１１ 第１三方電磁弁、１２ 第２三方電磁弁、１３ 第３三方電磁弁、２０ 制御部、２１ 推定部、３０ 注入部、Ｐ１ 第１位置、Ｐ２ 第２位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】